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紫花苜蓿响应盐胁迫的蛋白质组研究

熊军波  
【摘要】:土壤盐渍化是农作物生长过程中面临的最严重非生物胁迫之一。据报道,全世界耕地中约有5%存在不同程度的盐渍化。利用蛋白质组学方法研究植物对盐胁迫的应答机制,发掘盐碱应答相关蛋白,对全面揭示植物抗盐碱机理有重要的意义。本研究以紫花苜蓿“中苜1号”为材料,利用蛋白双向电泳结合质谱技术,对苜蓿在盐胁迫条件下的差异蛋白质组进行了系统的研究,以探索苜蓿的抗盐胁迫机理。 蛋白质双向电泳技术是蛋白质组学研究的重要技术之一。在植物蛋白质组学研究过程中,蛋白质样品的制备将直接影响电泳的分辨率及实验结果的可靠性。本研究对苜蓿蛋白提取方法作了改进,建立了一套以TRIzol试剂为基础,能同步分离苜蓿DNA、RNA和蛋白的体系,并进一步对提取的DNA、RNA和蛋白质进行检测。PCR和RT-PCR检查分析表明,该方法分离的DNA、RNA在质和量上与传统方法无差异。双向电泳比较分析表明,该方法提取的苜蓿根、茎、叶蛋白质量显著优于传统方法,完全适用于苜蓿不同组织的蛋白组学分析。该体系能同时从同一份植物样品中分离DNA、RNA和蛋白质,这在植物中尚属首次报道。该体系为后续结合基因组、转录组和蛋白质组的研究提供了基础。 以上述实验为基础,使用双向电泳技术研究了紫花苜蓿耐盐品种“中苜1号”幼苗在0、100、200mM NaCl处理9天后,地上部分和地下部分的差异表达蛋白质组,并对差异表达蛋白进行了质谱鉴定。双向电泳图谱分析表明:在盐胁迫条件下,凝胶经银染后共检测到88个蛋白点在丰度上发生1.5倍以上变化,其中40个在地上部分,48个在根中。将其中考马斯亮蓝染色可检测到的70个差异蛋白点进行MALDI-TOF/MS和MALDI-TOF-TOF/MS分析,最终有53个得到鉴定。功能分析表明,这些蛋白主要参与到光合作用,能量代谢,活性氧清除、新陈代谢、信号传递、蛋白翻译加工和降解、转录调控和细胞结构维持等过程。其中地上部分差异表达蛋白主要参与光合作用和能量代谢,而地下部分的差异表达蛋白大部分参与到新陈代谢,信号传递等过程。 本研究首次将蛋白质组学研究方法应用于紫花苜蓿响应盐胁迫调节机制的研究,这些研究结果对于进一步开展苜蓿的耐盐机制研究具有重要价值。


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